Các quá trình tách bóc kim loại truyền thống các phương pháp gia công tạo ra chi tiết không tròn xoay

PHAN MO DAU Giáo trình Các quá trình chế tạo cung cấp cho sinh viên ngành kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng những kiến thức cơ bản của các quá trình sản xuất đang được ứng dụn

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG DAI HOC CONG NGHIEP THUC PHAM

CAC QUA TRINH TACH BOC KIM LOAI TRUYEN THONG

CAC PHUONG PHAP GIA CONG TAO RA CHI TIET KHONG TRON XOAY

PHAN MO DAU

Giáo trình Các quá trình chế tạo cung cấp cho sinh viên ngành kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng những kiến thức cơ bản của các quá trình sản xuất đang được ứng dụng trong thực tế sản xuất của xã hội như: các quá trình tạo hình sản phẩm bằng động đặc, quá trình gia công bằng biến dạng dẻo, các quá trình bóc tách vật liệu bằng phương pháp truyền thống hay đặc biệt Ngoài ra, tài liệu cũng giới thiệu các quá trình xử rly bê mặt nhằm nâng cao chất lượng của chỉ tiết gia công và các phương pháp sản xuất chỉ tiết bằng kim loại bột và gỗm sứ Tuy nhiên trong khối kiến thức được trình bày, tài liệu chưa bao quát hết được những vấn đề cần trang bị cho người đọc theo xu hướng phát triển của thực té sản xuất, ví dụ như kỹ thuật chế tạo micro, kỹ thuật nano, những kiến thức này sẽ được bô sung khi đề cương môn hoc duoc diéu chỉnh và mở rộng Giáo trình bám sát nội dụng của đề cương môn học và khi truyền đạt kiến thức trên lớp, giáo viên phụ trách môn học sẽ chỉ dẫn cho các em sinh viên những tài liệu liên quan cân tham khảo

Giáo trình bao gầm 9 chương và được phân công biên soạn như sau:

Trân Doãn Sơn : Chương 5

Mặc dù giáo trình không Có ý định cung cấp cho người đọc những kỹ năng đề đi sâu giải quyết những vân đề thực tế đặt ra nhưng cô gắng hướng người đọc hiểu rõ nguyên

lý, đặc điểm công nghệ, phạm vi ứng dụng của từng phương pháp, từ đó chọn lựa sơ

bộ phương pháp hợp ly khi tạo hình một sản phẩm cụ thê cũng như hỗ trợ kiến thức chuyên môn trong điều hành, quản Ìý sản xuất

Do khối kiến thức trong môn học khả rộng, bao gồm toàn bộ hoạt động sản xuất với

các quá trình sản xuất rất đa dạng và khác nhau nên không tránh khỏi những sai sót khi trình bày những khối kiến thức này, do vậy rất mong nhận được sự đóng góp từ độc giả đề chúng tôi hoàn thiện hơn trong lấn tai bản tiếp theo

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp thuộc Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TP Hỗ Chí Minh đã tạo điễu kiện và góp ý cho nhóm tác giả hoàn thành tài liệu này

Nhóm tác giả cũng không quên cảm ơn các tác giả trong và ngoài nước đã cung cấp những nguôn tài liệu tham khảo quý giá đề giúp nhóm tác giả cập nhật những kiến thức mới theo xu thể phát triển khoa học và công nghệ của thể giới

Mọi đóng góp xin gửi về: Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách

khoa - Đại học Quốc gia TP Hỗ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, Phường 14, Quận 10,

TP Hồ Chí Minh

1) Khải niệm L2 22221112121 12111 111111211111 Ẹ1 01151 11 0101111811110 11 1 Hy 15 2) Khả năng công nghệ của phương pháp bào và Xọc c c2 is 16 3) Các biện pháp công nghệ khi bào và Xọc 20 2 2n nhe ưe 18

CHUONG 5: CAC QUA TRINH TACH BOC KIM LOAI TRUYEN THONG 5.1 CAC PHUONG PHAP GIA CONG TAO RA CHI TIET KHONG TRON XOAY

5.1.1 PHUONG PHAP PHAY

1) Khải niệm

Phay là một trong những phương pháp gia công vạn năng nhất, có khả năng tạo ra được những bề mặt rất khác nhau Dao phay là dụng cụ cắt nhiều lưỡi và tạo ra nhiều phot sau một vòng quay của dụng cụ Phay là phương pháp trong đó dụng cụ quay tạo ra tốc

độ cắt còn chi tiết gia công chuyển động tịnh tiến thực hiện chuyền động chạy dao (Hinh 5.36)

a) Kha nang tạo hình

Phay có khá năng tạo hình rộng rãi, ngoài mặt phẳng còn có thê gia công được nhiều

bề mặt định hình khác nhau

Tùy theo kết cầu của dao phay và kiểu máy phay sử dụng mà các dạng bê mặt khác nhau được biểu thị như Hình 5.37.

Đế máy

Hình 5.38 Sơ đồ mình họa máy phay nằm ngang

Đặc trưng của máy phay nằm ngang là trục chính được lắp theo phương ngang Nó thích hợp cho dao phay trụ, dao phay đĩa

Hình 5.39 Sơ đồ mình họa máy phay đứng Loại máy phay này thường lắp dao phay mặt đầu, dao phay ngón và trục mang dao có thê điều chỉnh theo phương thăng đứng hoặc nằm ngang

4) Dao phay

Dao phay thường được chế tạo từ thép cắt tốc độ cao hoặc gắn mảnh hợp kim cứng Trong quá trình chế tạo khuôn mẫu, phương pháp phay với các loại dao phay khác nhau đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hình các bề mặt

Hình 5.40 giới thiệu các dụng cụ có thê được dùng dé gia công một khuôn nhất định

Tools for die and mould makers

crlling end rill

Gun drills

eS gel 2 Corot? 216F

Coromart Detta drat

Có 0MNI? 219

TM ĐI Coromare U drills

Ming tools

414) Please mote, that most ofthe padudt feeritys are acozssitte

Hokediay on the pinduct teivilyname

Hình 5.40 Các loại dao phay

aN

Co nhimg loai dao phay thong dung sau:

Dao phay tru (Hinh 5.41)

Dao phay trụ có các lưỡi cắt ở chu vi Chúng được dùng đề phay thô và tỉnh các mặt phăng trên máy phay năm ngang

Hình 541 Dao phay trụ a) Lưỡi cắt thăng, b) Lưỡi cắt xoắn Dao phay mat dau (Hinh 5.42)

Các răng được bố trí đều đặn trên thân dao, thông thường những dao có đường kính lớn thường ghép mảnh thép hợp km hoặc mảnh hợp kim cứng Hình 5.41 giới thiệu dao phay mặt đầu của Coromant-SANDVIK

Coarse pitch = Large ap,; | Close pitch = Medium a,,; | Extra close pitch = Low apc;

@pcr = Critical depth of cut

Hinh 5.42 Dao phay mặt đầu có gắn mảnh hợp kim

Đao phay ngôn

Dao phay ngón được dùng trên máy phay thăng đứng hoặc nằm ngang cho các dạng bề

mặt khác nhau như mặt phăng, rãnh hoặc mặt định hình Dao phay ngón thường có hai,

ba, bốn hoặc nhiều hơn các rãnh và các lưỡi cắt vừa ở chu vi và ở mặt đầu Trong thực

6

tế có thể có loại đao phay ngón một phía hoặc hai phía với chuôi côn hoặc trụ (Hình 5.43a) Ngoài đao phay ngón, thông thường còn có loại đặc biệt như dao phay ngón cầu (Hình 5.43b), dao phay ngón góc (Hình 5.43c)

Đao phay đĩa

Để tạo các rãnh trên chỉ tiết, thường dùng dao phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt)

Phay bang dao phay tru

Trục của đao song song với bề mặt gia công của chỉ tiết Dụng cụ cat co dang hinh tru

và các lưỡi cắt được bồ trí trên chu vi của hình trụ

- Tộc độ cắt:

V=nDn

trong do: D - đường kính của dụng cụ

n - toc độ vòng của dụng cụ

Các lưỡi cắt của dao phay hình trụ có thê bố trí song song với trục dao hoặc xoắn Lưỡi xoắn được ưa chuộng hơn vì quá trình cắt êm hơn, tải trọng riêng nhỏ hơn và chất

lượng bê mặt và độ chính xác tôt hơn

Chiều dày của phoi trong phay trụ là thay đôi dọc theo chiều đài của nó (Hình 5.45)

phay trụ D = 50mm có 20 răng thăng, tốc độ vòng của đao ø = 100/p Tính tốc độ tách

vật liệu và tính toán thời gian cắt

Phay thuận, phay nghịch

Khi gia công bằng dao phay trụ, tùy theo chiều quay của đao, hướng tiền đao, người ta phân chúng thành hai loại phay thuận và phay nghịch (Hình 5.44)

Phương pháp phay nghịch được dùng phô biến ở nước ta vì quá trình phay ít bị va dap Tuy vậy, phay thuận có ưu điểm là không gây hiện tượng trượt khi ăn đao do vậy khi máy đảm bảo độ cứng vững thì chất lượng bề mặt có thê được cải thiện và nâng cao được năng suất Khi cắt thô, bề mặt phôi có lớp vỏ cứng thì dùng phay nghịch còn khi phay tính với lượng dư nhỏ hoặc cắt kim loại mềm thì dùng phay thuận có hiệu quả hơn

Phay bang dao phay mat dau

Trong phay mat phang bang dao phay mặt đầu, dao lắp trên trục chính có trục quay vuông góc với bề mặt chỉ tiết (Hình 5.47a) Dao quay với tốc độ vòng ø va ban may mang chi tiết chuyển động chạy đao thăng 5„ Khi dao quay như Hình 5.47a ta có phay

nghịch còn đao quay theo Hình 5.47b ta có phay thuận Vật liệu dụng cụ cắt thường là hợp kim cứng hoặc thép cắt tốc độ cao và được ghép vào thân đao (Hình 5.47b)

Hinh 5.47 Phay mat phang bang dao phay mat dau

Khi ding dao phay mat dau dé gia cong mat phang co nhiéu uu diém so véi dao phay

tru:

- Taco thé dung dao phay co duong kinh lén, cat duoc mat phang co chiéu réng lớn, nâng cao được năng suất gia công ma không bị kích thước đầu máy hạn ché

- Không cần đến trục gá đao nên độ cứng vững của trục dao cao hơn, có thé cho phép nâng cao chế độ cắt

- _ Khi cắt đồng thời nhiều lưỡi cắt, đảm bảo quá trình cắt êm hơn đao phay hình

trụ

- _ Dễ chế tạo đao răng chắp

- Mai dao dé hon

Phay bang dao phay ngén

Dao phay ngón ngoài công dụng gia công rãnh còn được dùng khi phay các mặt phăng bậc nhỏ nhưng chiều cao cách nhau tương đối lớn (Hình 5.48)

Phay bang dao phay dia

Dao phay đĩa hai hoặc ba mặt làm việc như dao phay mặt đầu, nhưng mặt cắt ở vị trí

thăng đứng, thăng góc với trục dao nằm ngang (Hình 5.49)

B=b

Hình 5.49 Phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa

Khi phay rãnh hoặc mặt phăng bậc nó làm việc như dao phay trụ kết hợp phay mặt đầu

b) Phay ranh then, then hoa

Các phương pháp phay rãnh then có thể là:

Phay bang dao phay đĩa ba mặt (Hình 5.50a)

Phương pháp này có năng suất cao khi đường kính đao phay lớn, thường thực hiện trên máy phay ngang Tuy nhiên độ chính xác không cao vì do biên dạng đàn hôi của trục

đao, do độ không thăng góc của trục dao với mặt bên của dao, do kích thước của bề

rộng dao thay đổi sau nhiều lần mài, do mài không đúng các lưỡi cắt Do vậy, muốn

có rãnh then chính xác phải dùng hai dao đĩa mỏng, giữa có đệm mỏng hoặc dao có bề rộng nhỏ hơn bè rộng rãnh then và cắt làm hai lần Tuy nhiên năng suất sẽ giảm và độ

chính xác đạt được còn phụ thuộc vào tay nghề công nhân

Khi phay rãnh then bán nguyệt (Hình 5.50b), ta chỉ cần chạy dao hướng kính Đường kính dao bị hạn chế bởi đường kính then do vậy tốc độ cắt thấp và dẫn đến năng suất thấp

Phay rãnh then bằng dao phay ngón (Hình 5.50c,d) Khi gia công rãnh then bang ta

có thê sử dụng đao phay ngón thông thường hay đao phay ngón chuyên dùng Đối với

11

dao phay ngón thông thường chí cần thực hiện một hay hai lần chạy dao, tuy nhiên nều gia công rãnh then kín thì phải khoan trước một lỗ đúng bằng bề rộng rãnh then sau đó cho đao ngón xuống cắt Vì loại dao này không có lưỡi cắt mặt đầu nên không thực

hiện được ăn dao theo hướng trục đao

Phay then hoa

Phay then hoa có thể thực hiện bằng một hay hai dao khác nhau tùy theo sản lượng

Trong sản xuất hàng loạt, then hoa được thực hiện bằng hai lần cắt hoặc dao phay định

Trong sản xuất hàng khối hoặc loạt lớn, then hoa được phay bao hình trên máy phay lăn răng và dao phay lăn then hoa (Hình 5.Š 1d)

c) Phay ren

Phay ren có thể thực hiện bằng đao phay đĩa hoặc đao phay răng lược (Hình 5.52a,b) Khi phay bằng đao phay đĩa, trục dao phải nghiêng so với trục chi tiết một góc ø bằng góc nâng của ren:

S

ts 0=“ d,

ced

& day: đ„ - đường kính trung bình của ren;

- bước của ren

Hình 5.52 Các phương pháp phay ren Thực tế trên chi tiết ren, góc nâng chỉ xác định trên đường kính trung bình, nhưng nếu xoay trục gá dao đi một góc Ø thì trên mọi đường kính của ren đều có góc nâng là Ø, do

đó góc được phay ra đều có sai số dạng ren Mặt khác, dao đã quay góc ø do đó muốn

có biên đạng ren trong mặt phăng dọc là đường thăng thì lưỡi dao phải có dạng cong Như vậy, dao chế tạo quá phức tạp nên người ta chỉ chế tạo đao với lưỡi cắt đường thăng cho đơn giản và chịu sai số dạng ren Vì vậy phay ren chỉ sử dụng khi ren yêu cầu độ chính xác không cao hoặc gia công thô sau đó gia công lại bằng phương pháp khác mặc dù phay ren có năng suất rất cao so với tiện

Phay ren bằng dao phay răng lược hình trụ có độ chính xác và năng suất cao hơn nhiều

so với phay bằng dao phay đĩa Dao phay răng lược hình trụ tương đương với nhiều đao phay đĩa ghép lại Trong phương pháp này, trục dao được gá song song với trục của chỉ tiết gia công Khi làm việc, chì tiết quay chậm và tịnh tiến đọc trục, lượng tịnh tiễn chỉ cần một cho đến hai bước ren, dao chỉ chuyển động quay (Hình 5.52b)

13

d) Phay cac mat dinh hinh

Phay có khả năng gia công được các mặt định hình bằng các phương pháp sau: Phay mat dinh hinh bang dao dinh hinh (Hinh 5.53)

Phương pháp này có khả năng gia công được các mặt định hình có đường sinh thăng Tuy nhiên, giá thành gia công cao vì chế tạo dao khó, chế độ cắt không cao và khác nhau ở các đường kính khác nhau và mài mòn không đều do đó năng suất không thấp

Độ chính xác gia công phụ thuộc nhiều vào độ chính xác chế tạo đao, phương pháp gá đặt

Điền hình cho phay định hình là khi gia công bánh răng

Hình 5.53 Phay mặt định hình bằng dao định hình

Phương pháp này dựa theo mẫu đã chế tạo trước, không cần đến đao phay định hình

mà có thê dùng đao phay thông thường Hình 5.54 giới thiệu một số sơ đồ phay chép hình theo dưỡng

14

1) Khải niệm

Bào và xọc là những phương pháp gia công được dùng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt, nhất là loại nhỏ và trong sản xuất đơn chiếc Những công việc được thực hiện trên máy bào và máy xọc không cân tới đồ gá và dao cụ phức tạp như khi thực hiện trên máy khác Trong các xí nghiệp cơ khí nhỏ, bên cạnh máy tiện, thường trang bị thêm máy bào và đôi khi cả máy xọc

15